KR100351204B1 - Horizontal Continuous Casting Equipment for Fabrication of Metal Matrix Composites - Google Patents
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Abstract
본 발명은 합금의 용탕과 플라즈마원을 이용하여 용탕에 금속 및 세라믹입자를 고속으로 투입하여 제조하는 금속기지 복합재료의 용탕을 전자기 교반기와 기공 및 가스를 제거할 수 있는 부상분리부를 이용하여 용탕의 균일한 혼합과 편석 및 기공이 제거된 고품질의 금속-금속 혹은 금속-세라믹의 금속기지 복합재료 및 기존 합금을 제조하기 위한 합금 및 금속기지 복합재료의 수평 연속주조장치에 관한 것으로, 부상분리에 의한 기공의 제거 및 전자기교반기에 의한 편석의 제거와 유동도의 증가를 통하여 건전하고 고품질의 합금 및 균일하고 미세하게 분포된 금속-금속 및 금속-세라믹의 금속기지 복합재료를 짧은 시간에 저렴한 비용으로 제조할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.The present invention provides a molten metal-based composite material prepared by injecting metal and ceramic particles into a molten metal at high speed using a molten alloy and a plasma source, using a floating separator that can remove pores and gases from an electromagnetic stirrer. It is a horizontal continuous casting apparatus of high quality metal-metal or metal-base metal composites with uniform mixing, segregation and pores, and alloy and metal base composites for manufacturing existing alloys. Manufacture of healthy, high-quality alloys and uniform, finely distributed metal-metal and metal-ceramic metal base composites at low cost in a short time through the removal of pores, removal of segregation by electromagnetic stirrer You can get the effect of doing so.
Description
본 발명은 합금 및 금속기지 복합재료 제조용 수평 연속주조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금의 용탕과 플라즈마원을 이용하여 용탕에 금속 및 세라믹입자를 고속으로 투입하여 제조하는 금속기지 복합재료의 용탕을 전자기 교반기와 기공 및 가스를 제거할 수 있는 부상분리부를 이용하여 용탕의 균일한 혼합과 편석 및 기공이 제거된 고품질의 금속-금속 혹은 금속-세라믹의 금속기지 복합재료 및 기존 합금을 제조하기 위한 합금 및 금속기지 복합재료의 수평 연속주조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a horizontal continuous casting apparatus for the production of alloy and metal base composite materials, and more specifically, to a metal base composite material prepared by injecting metal and ceramic particles into the molten metal using a molten alloy and a plasma source at high speed. To produce high-quality metal-metal or metal-based composites and existing alloys of high-quality metal-metal or metal-ceramic with uniform mixing of molten metal and segregation and pores by using electromagnetic stirrer and floating separator to remove pores and gases. A horizontal continuous casting apparatus for alloy and metal based composite materials.
금속이나 합금의 특성을 향상시키기 위해서, 순금속이나 합금에 여러 종류의 금속분말이나 세라믹 분말을 순금속이나 합금에 투입하여 제조한 합금을 금속기지 복합재료라고 한다. 예를 들면, 알루미늄 합금에 융점이 높은 티타늄, 지르코늄, 망간 등을 첨가하거나, 순금속이나 합금(알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 동합금 등)으로 이루어진 기지에 이종의 세라믹 입자(SiC, Al2O3)를 강제로 혼합하고 입자를 용융기지금속 내에 균일하게 분산시킨 것을 말하며, 이러한 금속기지 복합재료의 제조는 공정에 따라 크게 액상법과 고상법으로 나눌 수 있다.In order to improve the properties of metals and alloys, alloys prepared by injecting various metal powders or ceramic powders into pure metals or alloys into pure metals or alloys are referred to as metal base composite materials. For example, high melting point titanium, zirconium, manganese, or the like may be added to an aluminum alloy, or heterogeneous ceramic particles (SiC, Al 2 O 3 ) may be added to a base made of pure metal or an alloy (aluminum, magnesium, titanium, copper alloy, etc.). It means mixing by force and uniformly dispersing the particles in the molten base metal, the production of such a metal base composite material can be largely divided into a liquid phase method and a solid phase method depending on the process.
고상법은 기지금속을 용융하지 않고 고상상태에서 제조하는 방법이다. 주로 사용되는 방법이 분말야금법으로 입자나 휘스커 형태의 세라믹 분말을 금속분말과 균일하게 혼합하여 냉간 또는 열간압축 시킨 후, 일정 시간동안 소결(sintering)하여 제조하는 방법으로, 금속기지와 강화입자를 균일하게 혼합할 수 있는 장점이 있으나, 제조비용이 다른 공정에 비해 높은 단점이 있다.The solid phase method is a method of producing in a solid state without melting the base metal. The most commonly used method is powder metallurgy, which is made by uniformly mixing ceramic powders in the form of particles or whiskers with metal powder, cold or hot compressing them, and then sintering them for a predetermined time. Although there is an advantage that can be mixed uniformly, there is a disadvantage that the manufacturing cost is higher than other processes.
이에 비해 액상법은 기존의 금속주조법을 사용하는 것으로서, 알루미늄 및 마그네슘 합금 등 저융점의 기지금속 용탕에 이종의 세라믹 분말이나 금속분말을가압 혹은 무가압으로 투입하여 복합재료를 제조하는 방법이다. 이러한 액상법은 값싸게 부품을 대량 생산할 수 있는 장점이 있으나, 강화재와 기지금속간의 젖음성이나 반응성이 문제가 되고, 특히 제조된 용탕에서 연속적으로 소재를 인출할 경우 편석이나 기공 등의 주조 결함 및 투입된 강화입자가 기지금속에 골고루 분산되지 않는 제조상의 어려움이 있는 등 단점이 있다.On the other hand, the liquid phase method uses a conventional metal casting method, and is a method of manufacturing a composite material by applying a heterogeneous ceramic powder or a metal powder to a low-melting base metal molten metal such as aluminum and magnesium alloy by applying pressure or no pressure. This liquid phase method has the advantage of being able to mass-produce parts inexpensively, but the wettability or reactivity between the reinforcing material and the base metal becomes a problem, and in particular, casting defects such as segregation and pores, and the reinforcement added when the material is continuously taken out from the manufactured melt There are disadvantages such as difficulty in manufacturing that the particles are not evenly dispersed in the base metal.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 금속기지 복합재료의 용탕 및 기존의 합금 용탕으로부터 소재를 연속적으로 제조할 때 발생하는 기공 등의 주조결함과 금속기지 복합재료의 기지와 강화재 간의 편석 등을 제거할 수 있고 고품질의 합금 및 금속기지 복합재료의 용탕이 수평 연속주조 장치로 흘러 들어가 소재가 제조되는 동안 용탕의 온도 제어가 가능한 합금 및 금속기지 복합재료 제조용 수평 연속주조장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a casting defect and a metal base composite such as pores generated when continuously manufacturing a material from a molten metal-based composite material and a conventional alloy molten metal. Horizontal for manufacturing alloy and metal base composites, which can eliminate segregation between the base and reinforcement of the material and melt of high quality alloy and metal base composites flows into the horizontal continuous casting device to control the temperature of the molten metal while the material is being manufactured. It is to provide a continuous casting device.
도 1은 본 발명에 의한 합금 및 금속기지 복합재료 제조용 수평 연속주조장치의 개략도,1 is a schematic diagram of a horizontal continuous casting apparatus for producing an alloy and metal base composite material according to the present invention;
도 2는 본 발명에 의한 수평 연속주조장치의 몰드와 결합되는 2차 전자기교반장치를 나타내는 도면.Figure 2 is a view showing a secondary electromagnetic stirring device coupled to the mold of the horizontal continuous casting apparatus according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
22...용탕저장조 24...용탕조절용 리미트스위치22.Melting tank 24.Melting limit switch
26...1차 전자기교반기 28...1차 히터26 ... 1st electromagnetic stirrer 28 ... 1st heater
30...부상분리부 32...2차 히터30 ... Injury separator 32 ... Secondary heater
34...진동자 36...몰드34 ... vibrator 36 ... mold
38...냉각수 40...2차 전자기교반기38 ... Coolant 40 ... Secondary electromagnetic stirrer
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 합금 및 금속기지 복합제료 제조용 수평 연속주조장치에 있어서 와이어 공급기로부터 공급되는 금속와이어를 플라즈마원으로 녹여 용탕에 주입하는 플라즈마 합성기;상기 플라즈마 합성기의 하부에 위치한 용해로;상기 용해로에서 공급된 용탕이 주입되도록 상기 용해로에 인접하여 위치하며, 그 하부가 수평방향으로 길게 연장되고, 그 외부에는 1차 전자기교반기와 1차 히터가 순차적으로 설치되며, 상기 1차 히터의 하류에는 상방으로 길게 연장된 부상분리부가 마련되는 용탕저장조;상기 용탕저장조의 연장된 단부에 위치되어 외측면에 2차 전자기교반기가 마련된 몰드 및상기 몰드와 이웃하여 몰드에서 나오는 소재를 추출하기 위한 인발로울러를 포함하고;상기 부상분리부의 외부에는 2차히터가 마련되고, 하부에 진동자가 위치하는 것을 그 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a plasma synthesizer for dissolving a metal wire supplied from a wire feeder into a plasma source and injecting it into a molten metal in a horizontal continuous casting apparatus for producing an alloy and a metal base composite material; a melting furnace located below the plasma synthesizer. ; It is located adjacent to the melting furnace so that the molten metal supplied from the melting furnace is injected, the lower portion of which extends in the horizontal direction, the outside of the primary electromagnetic stirrer and the primary heater are sequentially installed, the A molten metal storage tank having a floating separation unit extending upwardly downstream thereof; a mold having a secondary electromagnetic stirrer disposed at an extended end of the molten metal storage tank and provided with a secondary electromagnetic stirrer on an outer surface thereof, and a drawer for extracting material from the mold adjacent to the mold; And including a roller; The secondary heater is provided on the outside of the floating separator It is characterized in that the vibrator is located below.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 합금 및 금속기지 복합재료 제조용 수평 연속주조장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명에 의한 수평 연속주조장치의 몰드와 결합되는 2차 전자기교반기를 나타내는 도면이다.1 is a schematic diagram of a horizontal continuous casting apparatus for producing an alloy and metal base composite material according to the present invention, Figure 2 is a view showing a secondary electromagnetic stirrer coupled to the mold of the horizontal continuous casting apparatus according to the present invention.
일반적으로 합금을 제조하는 경우, 미리 설정한 합금의 성분에 맞게 재료를 용해로(10)에서 녹여 합금 용탕(12)을 제조한다. 금속기지 복합재료의 경우에는 기지금속을 용해할 수 있는 용해로(10)에서 충분히 가열하여 용해시킨 후, 플라즈마 합성기(14)에 금속 와이어나 플렉시블 코드(18)를 와이어 공급기(16)를 통해 공급하여 고속의 플라즈마원(20)으로 금속 및 세라믹 강화입자를 합금용탕에 주입하여 금속기지 복합재료의 용탕(12)을 제조한다.In general, in the case of manufacturing an alloy, the melted material 10 is melted in the melting furnace 10 in accordance with the components of a predetermined alloy to produce the molten alloy 12. In the case of the metal base composite material, the base metal is sufficiently heated and dissolved in the melting furnace 10 capable of dissolving the base metal, and then the metal wire or the flexible cord 18 is supplied to the plasma synthesizer 14 through the wire feeder 16. Metal and ceramic reinforcing particles are injected into the molten alloy with a high speed plasma source 20 to produce the molten metal 12 of the metal base composite material.
이렇게 제조된 금속합금 및 금속기지 복합재료의 용탕(12)을 용탕저장조(22)에 붓는다. 이때 용탕의 양과 높이를 제어하기 위하여 용탕저장조(22)의 상단에 용탕조절용 리미트스위치(24)를 부착하여 항상 일정한 범위의 용탕량을 유지할 수 있도록 한다.The molten metal 12 of the metal alloy and the metal base composite thus prepared is poured into the molten metal storage tank 22. At this time, in order to control the amount and height of the molten metal attached to the upper limit of the molten metal storage tank 22 for limiting the switch to maintain a constant amount of molten metal at all times.
용탕이 용탕저장조(22)에서부터 흘러 들어가는 수평 연속주조장치에는 본 발명에 의한 기술적 사상이 구현되어 있는데, 이를 상세히 살펴 보면, 용탕저장조(22)로부터 몰드(36)를 향해 이동되는 수평 연속주조 라인 상에, 용탕저장조(22) 쪽에서부터 1차 전자기교반기(26)와 1차 히터(28)를 설치한다. 상기 1차 전자기교반기(26)는 전자기를 유발하고 이를 용탕에 부가하여, 용탕에 일정한 요동을 부여함으로써 용탕을 교반시키는 장치이며, 상기 1차 히터(28)는 전기 또는 가열체로 용탕에 일정한 열에너지를 부가하는 장치를 뜻한다.The technical concept according to the present invention is implemented in the horizontal continuous casting apparatus in which the molten metal flows from the molten metal storage tank 22. Looking at this in detail, the horizontal continuous casting line is moved from the molten metal storage tank 22 toward the mold 36. From the molten metal storage tank 22 side, the primary electromagnetic stirrer 26 and the primary heater 28 are installed. The primary electromagnetic stirrer 26 is an apparatus that induces electromagnetic and adds it to the molten metal to impart a certain fluctuation to the molten metal to stir the molten metal, and the primary heater 28 supplies electricity with a constant thermal energy to the molten metal. Means the device to add.
그 다음으로 용탕 내 기공을 제거하기 위한 부상분리부(30)와 상기 부상분리기(30)의 외부에 2차 히터(32)를 설치하며, 상기 부상분리부의 외부로서 상기 2차 히터의 하부에는 진동자를 설치한다. 여기에서 상기 부상분리부(30)는 상방을 향햐여 개구된 원통상으로 형성하며, 2차 히터(32)는 전술한 1차 히터(28)와 동일한 열에너지 부가 장치를 뜻한다.Next, a secondary heater 32 is installed outside the floating separator 30 and the floating separator 30 to remove pores in the molten metal, and a vibrator is disposed below the secondary heater as the outside of the floating separator. Install it. Here, the floating separator 30 is formed in a cylindrical shape facing upward, and the secondary heater 32 means the same thermal energy adding device as the primary heater 28 described above.
또한 기공 및 편석이 제거된 용탕으로부터 형상을 유지하며 냉각시킬 수 있는 몰드(36)를 설치하고 그 외부에 2차 전자기교반기(40)를 설치하며, 상기 2차 전자기교반기(40)는 전술한 1차 전자기교반기(26)와 동일하다. 도 2에서 도시한 바와 같이, 용탕의 냉각을 위하여 몰드 내부에는 용탕의 인출방향과 반대방향에서 유입된 냉각수가 일정 위치에서 역전되어 용탕의 인출방향으로 용탕을 향하여 분사되도록 구성하며, 그 외측으로 2차 전자기교반기가 결합되어 설치된다.In addition, a mold 36 capable of cooling and maintaining a shape from the molten metal from which pores and segregation is removed is installed, and a secondary electromagnetic stirrer 40 is installed outside thereof, and the secondary electromagnetic stirrer 40 is described above. The same as the primary electromagnetic stirrer 26. As shown in FIG. 2, in order to cool the molten metal, the cooling water introduced in the mold in the opposite direction to the molten metal is reversed at a predetermined position and sprayed toward the molten metal in the molten metal in the molten metal. Primary electromagnetic stirrer is installed in combination.
그리고 소재가 제조되어 인출되는 몰드(36)의 출구에 더미 바(dummy bar : 주형의 상하부는 개방되어 있으므로, 주조 초기에 하부를 막아 용강이 새지 않도록 해야 하고, 또 주편이 핀치롤에 이르기까지 인발할 필요가 있는데, 이러한 역할을 하는 것)를 역진시켜 수평 연속주조 장치 내의 용탕이 밖으로 흐르지 않도록 위치시킨다.In addition, since the upper and lower parts of the mold bar are opened at the exit of the mold 36 from which the material is manufactured and drawn out, the lower part must be blocked at the beginning of casting so that molten steel does not leak, and the cast piece reaches the pinch roll. It is necessary to reverse this, and position the molten metal in the horizontal continuous casting apparatus so that it does not flow out.
이하, 상기한 구성의 본 발명의 작용을 설명한다.Hereinafter, the effect | action of this invention of the said structure is demonstrated.
상기 용탕저장조(22)에 유입된 용탕은 자중에 의하여 흐르고, 1차 전자기교반기(26)를 통과하는 과정에서 중력에 의해 상, 하 방향으로 다르게 분포된 합금원소 및 강화재의 편석이 제거된다. 또한 용탕 상, 하부의 온도구배가 일정하게 유지되며, 용탕에 전단응력을 부가하여 유동도를 증가시켜 용탕이 보다 잘 흐르게 된다.The molten metal introduced into the molten metal storage tank 22 flows by its own weight, and segregation of alloy elements and reinforcing materials distributed differently in the up and down directions by gravity is removed in the course of passing through the primary electromagnetic stirrer 26. In addition, the temperature gradient of the upper and lower sides of the molten metal is kept constant, and the flow rate is increased by adding a shear stress to the molten metal so that the molten metal flows better.
그리고 용탕저장조(22)에서부터 흘러나온 용탕은 온도가 저하되지 않도록 가열하는 1차 히터(28)를 통하여 수평 연속주조 장치 전반에 걸쳐 일정한 용탕온도를 유지한다.And the molten metal flowing out from the molten metal storage tank 22 maintains a constant molten metal temperature throughout the horizontal continuous casting apparatus through the primary heater 28 which heats so that temperature may not fall.
상기 1차 히터(28)를 통과한 용탕은 부상분리부(30)에 이르면 용탕 내 기공이 상부로 부상하여 대기중으로 빠져나가게 된다. 이때 부상분리부(30)의 바깥쪽에 부착된 2차 히터(32)는 용탕의 온도를 높여 용탕의 유동도를 높인다. 또한 1차 전자기교반기(26)와 1차 히터(28)를 지나온 용탕에서 기공이나 가스가 몰드(36)쪽으로 유입되지 않도록 2차 히터(32)의 하부에 진동자(34)를 설치하여 보다 빨리 기공이나 가스가 부상분리되도록 한다.When the molten metal passed through the primary heater 28 reaches the flotation separator 30, the pores in the molten metal rise to the top and escape into the atmosphere. At this time, the secondary heater 32 attached to the outside of the flotation separator 30 increases the flow temperature of the molten metal by increasing the temperature of the molten metal. In addition, by installing the vibrator 34 in the lower portion of the secondary heater 32 so that pores or gas does not flow into the mold 36 from the molten metal passing through the primary electromagnetic stirrer 26 and the primary heater 28, the pores are carried out more quickly. Or allow gas to float.
상기 부상분리부(30)를 통하여 기공이나 가스가 제거된 용탕은 몰드(36)를 따라 인출되고 몰드 내부로 냉각수(38)를 순환하도록 장치하여 냉각수(38)를 인출 소재(42) 표면에 분출하여 냉각한다.The molten metal from which the pores or the gas is removed through the flotation separator 30 is drawn out along the mold 36 and circulated through the coolant 38 into the mold to eject the coolant 38 onto the surface of the material 42. To cool.
몰드(36)를 통과하며 냉각된 합금 및 금속기지 복합재료는 인발로울러(44)를 통과한 후, 절단기(46)로 절단한다.The alloy and metal base composite cooled by passing through the mold 36 passes through the drawing roller 44 and then cut by the cutter 46.
상기한 바와 같은 과정을 통하여 소재가 제조되어 나옴에 따라 감소되는 용탕(12)은 용탕저장조(22)의 용탕조절용 리미트스위치(24)의 제어에 의해 용해로(1)로부터 계속 용탕저장조(22)로 용탕(12)이 공급되어 일정한 높이가 유지된다.The molten metal 12 reduced as the material is manufactured through the process as described above continues from the melting furnace 1 to the molten metal storage tank 22 by the control of the molten metal limit switch 24 of the molten metal storage tank 22. The molten metal 12 is supplied to maintain a constant height.
이하, 전술한 바와 같은 본 발명의 연속주조장치를 사용하여 알루미늄 빌렛을 제조한 실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of manufacturing an aluminum billet using the continuous casting apparatus of the present invention as described above will be described.
(실시예 1)(Example 1)
실시예 1은 A356 합금(Al 7%, Si 0.35%, Mg합금)을 본 발명에 의한 수평 연속주조장치를 사용하여 알루미늄 빌렛을 제조하는 방법을 예시한다.Example 1 illustrates a method for producing an aluminum billet using an A356 alloy (Al 7%, Si 0.35%, Mg alloy) using the horizontal continuous casting apparatus according to the present invention.
먼저 알루미늄, 규소, 마그네슘을 조성에 맞게 절단하여 용해로에 장입하여 720℃까지 가열하여 완전히 용해한다. 합금이 완전히 용해되면 빌렛이 제조되어 인출되는 몰드 출구 쪽에 더미 바를 역진시켜 용탕 누출을 방지한 후, 용탕을 용탕저장조로 붓는다. 이때 용탕저장조 내의 적절한 위치에 상, 하부 레벨을 감지하는 용탕조절용 리미트스위치를 부착하여 용탕의 양과 높이를 일정하게 유지할 수 있도록 한다.First, aluminum, silicon, and magnesium are cut to fit the composition, charged in a melting furnace, heated to 720 ° C, and completely dissolved. When the alloy is completely dissolved, a billet is prepared to reverse the dummy bar toward the mold outlet to prevent the leakage of the molten metal, and then the molten metal is poured into the molten metal storage tank. At this time, it is possible to maintain the amount and height of the molten metal by attaching a molten metal limit switch for sensing the upper and lower levels at an appropriate position in the molten metal storage tank.
공급된 용탕이 용탕저장조에서 1차 전자기교반기로 흐르면 용탕을 회전시켜 1차적으로 용탕의 편석을 제거하고, 중력에 의한 상, 하부의 온도차를 일정하게 유지하게 한다.When the supplied molten metal flows from the molten metal storage tank to the primary electromagnetic stirrer, the molten metal is first rotated to remove segregation of the molten metal, thereby maintaining a constant temperature difference between the upper and lower parts due to gravity.
그리고, 1차 전자기교반기와 1차 히터를 지나 흘러갈 때 히터의 온도를 750 ∼ 760℃가 되도록 하여 용탕저장조에서부터 흘러나온 용탕의 온도가 균일하게 유지되도록 조절한다.Then, when passing through the primary electromagnetic stirrer and the primary heater to adjust the temperature of the heater to 750 ~ 760 ℃ to maintain a uniform temperature of the melt flowing out of the molten metal storage tank.
이 후, 용탕은 부상분리부를 지나면서 용탕 내에 있던 가스나 기공들이 부상분리되어 대기 중으로 날아가며, 이때 부상분리부를 둘러싼 2차 히터의 온도를 760 ∼ 780℃ 정도로 조절하여 용탕의 유동도를 증가시키고, 대기와 접촉하는 부분이 응고되지 않도록 관리한다.After that, the molten metal passes through the flotation separator and the gas or pores in the molten flotation are separated to fly to the atmosphere.In this case, the flow rate of the molten metal is increased by adjusting the temperature of the secondary heater surrounding the flotation separator to about 760 to 780 ° C. In addition, care should be taken to ensure that parts in contact with the atmosphere do not solidify.
2차 히터의 하부에는 압축공기로 진동자를 구동시켜 기공 및 가스가 몰드 쪽으로 바로 유입되지 않고 보다 빨리 부상분리할 수 있도록 한다. 기공 및 가스가 제거된 용탕은 내부로 냉각수가 순환되도록 장치된 몰드 안에서 응고되며, 소재가 제조되어 나오는 동안 줄어드는 용탕은 용탕 저장조의 용탕조절용 리미트스위치에 의해 제어되므로, 용해로로부터 계속 용탕저장조로 용융기지합금이 공급되어 일정한 높이가 유지되면서 연속적으로 A356(Al-7%, Si-0.35%, Mg)을 제조하게 된다.The lower part of the secondary heater drives the vibrator with compressed air so that pores and gases do not flow directly into the mold and can be separated more quickly. The pores and the degassed molten metal are solidified in the mold equipped to circulate the cooling water inside, and the molten metal that is reduced while the material is manufactured is controlled by the molten metal limit switch of the molten metal reservoir, so that the molten base is continuously transferred from the melting furnace to the molten metal storage tank. The alloy is supplied to maintain A356 (Al-7%, Si-0.35%, Mg) while maintaining a constant height.
(실시예 2)(Example 2)
실시예 2는 Al 순금속에 5% Ti을 함유한 금속기지 복합재료를 플라즈마 발생기가 마련된 본 발명의 수평 연속주조 장치를 사용하여 알루미늄 빌렛을 제조하는 방법을 예시한다.Example 2 illustrates a method for producing an aluminum billet using a horizontal continuous casting apparatus of the present invention in which a metal-based composite material containing 5% Ti in Al pure metal is provided with a plasma generator.
먼저, Al 순금속을 절단하여 용해로에서 충분히 가열, 용해시킨다. 그리고 아르곤이나 질소 등의 불활성 가스를 사용하여 플라즈마 발생장치를 통해 고속의 플라즈마 젯을 발생시킨다. 이와 동시에 와이어 공급기로부터 제공된 Ti 와이어를 플라즈마 발생기의 플라즈마 젯이 발생하는 곳으로 공급하여 Ti 분말을 제조하고, 상기 Ti 분말의 강화재를 용탕에 고속으로 주입시켜 Al-Ti 복합재료를 제조한다.First, Al pure metal is cut and sufficiently heated and dissolved in a melting furnace. In addition, an inert gas such as argon or nitrogen is used to generate a high-speed plasma jet through the plasma generator. At the same time, the Ti wire provided from the wire feeder is supplied to the plasma jet of the plasma generator to produce Ti powder, and the reinforcing material of the Ti powder is injected into the molten metal at high speed to prepare an Al-Ti composite material.
설정된 5% 체적율의 Al-Ti 복합재료가 완전히 제조되면 빌렛이 제조되어 인출되는 몰드 출구쪽에 더미 바를 역진시켜 용탕 누출을 방지한 후, 용탕을 용탕저장조로 붓는다. 이때 용탕저장조 내의 적절한 위치에 상, 하부 레벨 스위치를 갖는 용탕조절용 리미트스위치를 부착하여 용탕의 양과 높이를 일정하게 유지할 수있도록 한다.When the Al-Ti composite material having the set 5% volume ratio is completely manufactured, the billet is manufactured to reverse the dummy bar toward the mold exit to prevent the leakage of the molten metal, and then the molten metal is poured into the molten metal storage tank. At this time, it is possible to maintain the amount and height of the molten metal by attaching a molten metal limit switch having an upper and a lower level switch at an appropriate position in the molten metal storage tank.
공급된 용탕이 용탕저장조에서 1차 전자기교반기로 흐르면 용탕을 회전시켜 1차적으로 Ti 강화입자의 편석을 제거하고, 중력에 의한 상, 하부의 온도차를 일정하게 유지한다. 그리고, 1차 전자기교반기와 1차 히터를 지나 흘러갈 때 히터의 온도를 750 ∼ 760℃가 되도록 하여, 용탕저장조에서부터 흘러온 용탕의 떨어진 온도를 균일하도록 조절한다.When the supplied molten metal flows from the molten metal storage tank to the primary electromagnetic stirrer, the molten metal is rotated to remove segregation of Ti-reinforced particles primarily, and the temperature difference between the upper and lower parts due to gravity is kept constant. Then, when passing through the primary electromagnetic stirrer and the primary heater, the temperature of the heater is adjusted to 750 to 760 ° C, and the temperature of the melt flowing from the molten metal storage tank is adjusted to be uniform.
이 후, 용탕은 상부에 대기와 접촉이 되도록 구멍이 뚫린 부상분리부를 지나면서 용탕 내에 존재하던 가스나 기공들이 부상분리되어 대기중으로 날아가도록 하는데, 이때 부상분리부를 둘러 싼 2차 히터의 온도를 760 ∼ 780℃ 정도로 조절하여 용탕의 유동도를 증가시키고 대기와 접촉하는 부분이 응고되지 않도록 관리한다.Afterwards, the molten metal passes through the floating separator having a hole in contact with the atmosphere at the top thereof, so that the gas or pores in the molten metal are separated from the molten metal and fly to the atmosphere. At this time, the temperature of the secondary heater surrounding the floating separator is increased to 760. Adjust it to ~ 780 ℃ to increase the flow rate of the molten metal and manage it to prevent the part in contact with the atmosphere from solidifying.
2차 히터의 하부는 압축공기로 진동자를 구동시켜 기공 및 가스가 몰드 쪽으로 바로 유입되지 않고 보다 빨리 부상분리할 수 있도록 한다.The lower part of the secondary heater drives the vibrator with compressed air so that the pores and gases do not flow directly into the mold and can be separated more quickly.
기공 및 가스가 제거된 용탕은 내부로 냉각수가 순환되도록 장치된 몰드 안에서 응고되고 소재가 몰드 외부로 나올 때 소재 표면에 직접적으로 냉각수를 뿜어 완전히 응고시킨다. 이때, 몰드 외부에 부착된 2차 전자기교반기를 사용하여 소재 내부에 강화입자의 편석이 완전히 제거되도록 한다.The pores and degassed molten metal are solidified in a mold equipped to circulate the cooling water therein, and when the material comes out of the mold, the cooling water is directly solidified by directly spraying the cooling water on the surface of the material. At this time, segregation of the reinforcing particles in the material is completely removed using a secondary electromagnetic stirrer attached to the outside of the mold.
냉각된 소재는 인발로울러를 통과한 후 절단기로 절단한다. 소재가 제조되어 나옴에 의해 줄어드는 용탕은 용탕저장조의 용탕조절용 리미트스위치에 의해 제어되면서 용해로로부터 계속 용탕저장조로 용탕이 공급되어 일정한 높이를 유지하면서 연속적으로 Al-5% Ti 금속기지 복합재료를 제조한다.The cooled material is cut through a roller after passing through a drawing roller. The molten metal, which is reduced by the production of the material, is controlled by the melt control limit switch of the molten metal storage tank, and the molten metal is continuously supplied from the melting furnace to the molten metal storage tank to continuously manufacture Al-5% Ti metal base composite material while maintaining a constant height. .
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 효과는 다음과 같다.Effects according to the present invention made as described above are as follows.
본 발명에 의한 수평 연속주조기는 수평 연속주조시 부상분리에 의해 용탕 내에 유입된 기공 및 가스를 제거하고, 전자기교반기를 사용함으로써 합금의 합금원소 편석 및 금속기지 복합재료에서 강화입자의 편석을 제거하며, 또한 용탕에 전단응력을 부가하여 유동도를 증가시켜서 건전하고 고품질의 합금 및 균일하고 미세하게 분포된 금속-금속 및 금속-세라믹의 금속기지 복합재료를 제조할 수 있도록 한다.The horizontal continuous casting machine according to the present invention removes pores and gases introduced into the molten metal by floating separation during horizontal continuous casting, and removes segregation of reinforcing particles from alloy element segregation and metal base composite of alloy by using an electromagnetic stirrer. In addition, the shear stress is added to the molten metal to increase the fluidity, thereby making it possible to manufacture a metal base composite material of a healthy, high-quality alloy and a uniform and finely distributed metal-metal and metal-ceramic.
또한, 금속기지 복합재료의 경우, 고속의 플라즈마원을 이용하여 강화입자를 기지금속에 투입함으로써 Fe, Ni, Cr, Ti, Mo, Al2O3, TiC, Cr2O3, Cr3C2, WC, B4C 등의 광범위한 여러 종류의 금속 및 세라믹 분말과 금속와이어나 플렉시블 코드를 사용하여 용융기지금속에 투입할 수 있어 제조시간의 단축 및 제조단가 저감의 효과를 얻을 수 있다.In addition, in the case of a metal base composite material, Fe, Ni, Cr, Ti, Mo, Al 2 O 3 , TiC, Cr 2 O 3 , Cr 3 C 2 by injecting the reinforcing particles into the base metal using a high-speed plasma source. A wide variety of metals and ceramic powders such as WC and B 4 C, and metal wires or flexible cords can be used to inject the molten base metal, thereby reducing the manufacturing time and reducing the manufacturing cost.
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| KR100654674B1 (en) * | 2005-05-16 | 2006-12-08 | 현대모비스 주식회사 | Reaction tank casting equipment |
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1999
- 1999-12-18 KR KR1019990058969A patent/KR100351204B1/en not_active IP Right Cessation
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